【题目】如图所示,两根半径为r的圆弧轨道间距为L,其顶端a、b与圆心处等高,轨道光滑且电阻不计,在其上端连有一阻值为R的电阻,整个装置处于辐向磁场中,圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B.将一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R0的金属棒从轨道顶端ab处由静止释放.已知当金属棒到达如图所示的cd位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时,金属棒的速度达到最大;当金属棒到达轨道底端ef时,对轨道的压力为1.5mg.求:
(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小和方向(填a→R→b或b→R→a);
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量;
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量.
【答案】(1) ,方向为a→R→b (2)
(3)
【解析】试题分析:(1)金属棒速度最大时,在轨道切线方向所受合力为0,由此条件列式求解流经电阻R的电流大小,由右手定则判断电流方向.
(2)金属棒下滑过程中,回路的磁通量增加,先求出磁通量的增加量,再由法拉第电磁感应定律和欧姆定律求电量.
(3)先由牛顿第二定律求出金属棒到达最低点时的速度,再根据能量守恒定律求电阻R上产生的热量.
解:(1)金属棒速度最大时,在轨道切线方向所受合力为0,则有:
mgcosθ=BIL
解得:I=,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中,穿过回路的磁通量变化量为:
△Φ=BS=BL=
平均电动势为:=
,平均电流为:
=
则流经电阻R的电量:q=t=
=
(3)在轨道最低点时,由牛顿第二定律得:N﹣mg=m
据题有:N=1.5mg
由能量转化和守恒得:Q=mgr﹣=
mgr
电阻R上发热量为:QR=Q=
答:(1)当金属棒的速度最大时,流经电阻R的电流大小为,流经R的电流方向为a→R→b.
(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R的电量为.
(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量为.
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【题目】下图是做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中打点计时器打出的纸带。纸带上面每打一点的时间间隔是0.02s,且每两个记数点间还有四个计时点未画出。已知记数点之间的距离:S1=1.2cm,S2=2.4cm,S3=3.6cm,S4=4.8cm。
则记数点3对应的小车速度= m/s;
小车运动的加速度= m/s2;
记数点0对应的小车速度= m/s.
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【题目】如图所示,水平转台上放着A、B、C三个物体,质量分别为2m、m、m,离转轴的距离分别为R、R、2R,与转台间的摩擦因数相同,转台旋转时,下列说法中,正确的是( )
A. 若三个物体均未滑动,A物体的向心加速度最大
B. 若三个物体均未滑动,B物体受的摩擦力最大
C. 转速增加,C物先滑动
D. 转速增加,A物比B物先滑动
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【题目】如图是上海中心大厦,质量为60 kg的小明乘坐大厦快速电梯,从底层到达第119层观光平台仅用时t=55 s.若电梯先以加速度a1做匀加速运动,经过20 s达到最大速度vm=18 m/s,然后以最大速度匀速运动,最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台.假定观光平台高度为H=549 m,重力加速度g=10 m/s2.求:
(1)加速度a1及上升高度h;
(2)在匀加速上升过程中小明对电梯地板的压力;
(3)电梯匀速运动的时间.
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【题目】光滑水平地面上,A、B两物体质量都为m,A以速度v向右运动,B原来静止,左端有一轻弹簧,如图所示,当A撞上弹簧,弹簧被压缩最短时()
A. A、B系统总动量仍然为mv B. A、B为系统的机械能守恒
C. B的动量达到最大值 D. A、B的速度相等
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【题目】如图所示,相距为d的平行金属板M、N间存在匀强电场和垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场;在xOy直角坐标平面内,第一象限有沿y轴负方向场强为E的匀强电场,第四象限有垂直坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的正离子(不计重力)以初速度
沿平行于金属板方向射入两板间并做匀速直线运动,从P点垂直y轴进入第一象限,经过x轴上的A点射出电场进入磁场。已知离子过A点时的速度方向与x轴成45°角。求:
(1)金属板M、N间的电压U;
(2)离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C (图中未画出)与坐标原点的距离OC和从P到C的时间;
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【题目】如图为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B点.在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J,电场力做的功为1.5 J.则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 粒子在A点的电势能比在B点小1.5 J
C. 粒子在A点的动能比在B点小0.5 J
D. 粒子在A点的机械能比在B点小1.5 J
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【题目】物体A放在粗糙的水平地面上如图甲所示,0-6 s时间内受到水平拉力F的作用,力F的大小如图乙所示,物体0-2 s运动情况如图丙,重力加速度g取10 m/s2.试求:
(1)物体的质量;
(2)物体与地面的动摩擦因数;
(3)0~6 s物体的位移大小.
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【题目】如图,某同学为了找出平抛运动物体的初速度之间的关系,用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板,O与A在同一高度,小球的水平初速度分别是v1、v2、v3,打在挡板上的位置分别是B、C、D,且AB∶BC∶CD=1∶3∶5,则v1、v2、v3之间的正确关系是( )
A. v1∶v2∶v3=3∶2∶1 B. v1∶v2∶v3=5∶3∶1
C. v1∶v2∶v3=6∶3∶2 D. v1∶v2∶v3=9∶4∶1
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